科学家重启“很黄很暴力”的“核动力飞船”!不打算回地球了吗?


科学家重启“很黄很暴力”的“核动力飞船”!不打算回地球了吗?巨大争议的“核动力”飞船距离现代航天已经有半个多世纪了,这个诞生于冷战时期的疯狂想法,美苏两国将它们从图纸上变成了天空中飞行的“恐怖核动力飞机”和“屁股后面丢核弹的核动力飞船”,除了人类再也不想回到地球的逃亡,估计没有民众会支持这种将可能在大气层中永久留下放射性污染的动力方式!

但最近NASA正和开发核动力推进的公司合作,计划重新启用这种将会毁灭人类未来的动力方式,

冷战时期疯狂的核动力飞机和爆核弹的飞船二战刚结束,美苏两国就盯上了核动力飞行器的研究,在曼哈顿工程的红利核反应堆巨大而又持久的能量释放,让军方对核动力热情高涨,而且美苏两国都有听闻对方已率先研制核动力飞行器,争先恐后的上马了核动力发动机!

何为核动力发动机?

铀-235和钚-239的易裂变材料在裂变时将释放出巨大的热量,曼哈顿工程中,核反应堆是用来制备钚材料的,但它的真正价值在于释放的巨大能量,制造钚不过是一个副产品而已!因此如何将核反应堆和飞机与飞船的发动机联系起来就是第一个问题!

两种核动力模式:

一种是常规的核动力发动机,简单的说就是利用反应堆的巨大热量来加热工质,比如核电站中是加热水,然后生成水蒸气推动蒸汽轮机,而在飞机用发动机中,则可能是加热工质(比如携带的水或者大气),一般加热空气的模式更方便,因为不用携带沉重的工质水!加热方式也有两种:

直接加热模式间接加热模式直接加热模式优势非常明显,即引入大气后通过核反应堆高温的堆芯,急剧膨胀后从后喷口喷出,结构简单,成本低廉,但问题是进入堆芯后的大气将会携带大量的放射性物质后被喷出来,装载了这种发动机飞过将成为死亡区域,所以这种方案被废弃!

另一种方案是间接加热模式,将堆芯放射性污染区与加热空气区域隔离,大气进入加热腔到从后方排出,不会受到污染,因此这就是美苏两国竞相研制的发动机模式,但这种模式的发动机冗余结构增加,重量增加,效率下降,复杂度更是陡增,但两国都拿出了实际样品并装载试飞!甚至两国还制造出了核动力导弹!

核动力导弹

理论上高密度能量的核反应堆可以让飞机或者导弹在天上飞几年,如果这个核反应堆100%安全的话,也许我们现在就会坐着成本低廉的核动力客机在全世界飞来飞去!但问题是如果飞机故障坠毁怎么办?我们可以预计的是这个区域将半永久性的被废弃,这在原始森林也许也可以考虑,但飞机需要回机场它们大都会经过人口密集的城市!

另一种是更疯狂暴力的核弹爆炸型飞行器,简单的说,就是发动机后面不断丢核弹,利用核弹爆炸的冲击波持续不断的推进飞行器,这种听上去是不是太疯狂了?没错,NASA的科学还测试了,而且获得了成功!不过各位放心,NASA测试的是利用TNT爆炸来模拟推进,并不是真的在后面丢核弹!

无论哪种,冷战时期也许可以理解,但到了和平时期被公开的话,公众的口水可能会将研究者淹死,因为这种发动机模式根本没有将公众的健康放在眼里,实在是难以想象。

NASA和SPACE正展开的核动力飞船研究早先在23届年度商业太空运输会议(CST)上,与会专家们认真讨论核动力在未来航天推进中的作用,改进后的技术将非冷战时期所能比拟!并且探测器中使用核动力也绝不是现在才提出,早在1977年发射的旅行者一号和二号就装载了核电池,这种利用氧化钚衰变的核电池从发射时的1977年一直工作到了2020年仍然在发挥作用,尽管它们提供的电力已经不足,但工作超过40年,这没有任何一种现有的电池可以比拟!(最新的还有NASA的火星探测器以及中国的嫦娥四号也使用了核电池)

因此核动力对于科学家的诱惑实在是太大了!当前讨论的核动力飞船并不会使用“很黄很暴力”的核弹爆炸型,也不会使用会带来大量污染的开放式,而会使用更可靠结构的封闭式,隔绝污染!这种未来将会在太阳系行星之间的推进的发动机,使用核裂变高温加热工质氢气来推进,为了强调其安全性,反应堆将利用低浓度铀燃料!

Atomos Space首席执行官小组成员Venessa Clark称该公司正在开发热核推进动力航天器,她称一个易拉罐大小的裂变反应堆可以在3-4个月内将人类送达火星(原文:A soda-can-size fission reactor could propel humans to Mars in just three to four months)!这大约比化学火箭到达火星的时间减少一半,当然如果适当加大反应堆功率,这个时间可以缩短更多!

公众质疑让宇航员与危险的核反应堆在一起度过漫长的3-4个月(加上回程就是6-8个月)将会严重影响身体健康,但NASA的专家认为,让宇航员暴露在宇宙辐射下更久的时间同样危险,因此更快的速度到达火星完全有必要!

似乎很有道理,但我们更关心的是它会不会在发射过程中坠毁,希望不要出现这种令人尴尬的问题!

注:核动力显然是一种比较好的选择,但现在如火如荼正在发展的离子推进将会更安全和环保,尤其是最近发展比较快的霍尔推进,在牺牲比冲的基础上实现了比较大的推力,在土星轨道内,能有效获得太阳能的距离上,还是比较有前途的!

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